Japanse onderzoekers demonstreren een nieuw systeem om tritium efficiënt terug te winnen uit vloeibare metalen, een cruciale stap om fusiecentrales in de toekomst continu te laten draaien.
Commerciële kernfusie komt opnieuw een stap dichterbij, nu het Japanse Kyoto Fusioneering is begonnen met het testen van een innovatieve waterstofterugwinningstechniek. Het systeem moet één van de grootste obstakels richting werkende fusie-energie oplossen: het continu kunnen produceren en recyclen van fusiebrandstof.
Waar huidige proefreactoren zoals ITER nog vooral bezig zijn met het realiseren van een stabiele plasmareactie, verschuift de aandacht steeds meer naar de vervolgstap: hoe leveren we straks brandstof op industriële schaal?
Tritium als sleutel tot fusie-energie
Toekomstige fusiecentrales zullen voornamelijk draaien op een mengsel van deuterium en tritium, omdat deze isotopen het hoogste fusierendement en de meest haalbare ontstekingscondities bieden. Deuterium is in overvloed aanwezig in zeewater, maar tritium vormt een fundamentele bottleneck: het komt in de natuur nauwelijks voor en is niet economisch te delven.
Daarom moet tritium in de reactor zelf worden geproduceerd, via reacties tussen neutronen en een mengsel van vloeibaar lithium-lood (LiPb) in een speciaal blanketmodule. Maar produceren alleen is niet genoeg: het tritium moet vervolgens veilig, snel en efficiënt worden geëxtraheerd. Juist dát deel is technisch bijzonder uitdagend.
Continue fusiebrandstof
Kyoto Fusioneering ontwikkelde de Vacuum Sieve Tray (VST), een nieuw proces dat moet aantonen dat de installatie tritium op industriële schaal uit de LiPb-legering kan terugwinnen.
Het proces werkt als volgt:
- De installatie pompt de hete, met tritium verrijkte LiPb-legering naar een vacuümkamer.
- In die kamer verspreiden interne zeefplaten het metaal tot zeer fijne druppels.
- Door de sterke vergroting van het vloeistofoppervlak ontsnapt het tritiumgas veel makkelijker en kan de installatie het efficiënt afvangen.
In de eerste testfase gebruiken de onderzoekers nog waterstof en deuterium als veilige vervangers, maar het uiteindelijke doel is om het proces volledig met tritium te laten draaien. Kyoto Fusioneering-CEO Satoshi Konishi noemt de testresultaten “een cruciale validatie van componenten voor een schaalbare brandstofcyclus.”
Een volledige brandstofcyclus voor fusiecentrales
De VST vormt slechts één onderdeel van een bredere aanpak: de ontwikkeling van een complete Fusion Fuel Cycle System. Dat omvat de hele keten van brandstofproductie, extractie, zuivering, opslag en re-injectie. Vergelijkbaar met een raffinaderij, maar dan voor waterstofisotopen.
Deze brandstofcyclus is essentieel omdat toekomstige fusiecentrales continu moeten kunnen draaien, met minimale brandstofverliezen en zonder externe afhankelijkheden.
Wereldprimeur in Canada
Parallel aan de testcampagne start in Canada de bouw van UNITY-2, waar de VST-technologie uiteindelijk met echt tritium wordt getest, in samenwerking met Canadian Nuclear Laboratories (CNL). Dit systeem moet aantonen dat alle processen commercieel realiseerbaar zijn. De installatie zal in 24 uur tot 30 gram tritium kunnen laten circuleren en kan worden opgeschaald naar 100 gram. Een hoeveelheid die dicht bij industriële toepassing ligt.
UNITY-2 is niet alleen een testlijn, maar een pre-industriële demonstrator. Daarmee vormt het mogelijk de laatste schakel tussen laboratoriumresultaten en commerciële exploitaties.
Focus op reële opschaalbaarheid
De fusiewereld staat bekend om spectaculaire claims en ambitieuze tijdlijnen. Dit soort infrastructuur-innovaties bepalen of fusie werkelijk een energiesysteem wordt, of dat het bij een eeuwige belofte blijft.
Het tritiumvraagstuk is daarbij mogelijk de grootste praktische ontwerp- en techniekuitdaging: zonder een continue en betrouwbare brandstofproductie is commerciële fusie nooit haalbaar, ongeacht bijvoorbeeld warmtebelasting, opsluitingstijd of rendementsfactor. Projecten zoals de VST en UNITY laten zien dat de industrie niet alleen focust op plasmafysica, maar op reële opschaalbaarheid.
